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从透明电视到哈利波特的斗篷

印象君 苏州印象 2021-10-22
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前天,世界首款透明电视在小米“一往无前”十周年演讲大会上由雷军发布,惊艳全场,获得全世界消费者,同业者的关注。

光阴冉冉,随着科学的发展和进步,不知不觉,我们曾经的梦想、儿时的幻想一个一个的走进了现实。




透明电视,开创一个隐形时代的到来,我们可以想象到各种应用和场景,透明橱窗,汽车玻璃,客厅的窗户……,一切都可能成为隐形的信息显示的载体。



谈到隐形,我们不禁联想到舞台上的魔术,联想到科幻片“哈利波特”以及那顶魔幻的斗篷。那隐形的一些基本原理是什么呢?这些隐形“玩意儿”到底离我们还有多远呢?



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1
先聊聊“隐形”魔术


我们都知道光是直线传播的,但是遇到平面的镜子会反射,这就是我们在魔术舞台上经常看到的“隐形”。



在上面这个90°反射镜“阵列图”中,你只要站在熊猫位置就能实现隐身,这个你在家里阳台上就可以玩了。



注意,右侧就是一对成90°直角的镜子,小孩就是站在“熊猫”位置。

根据上述原理,如果要实现360°全隐身,那也是十分容易的,你只要按照下面这张图摆放镜子,隐形物放在“熊猫”位置就可以了。

这样,除了顶部无人机拍照,四面都看不到你了,你完全“隐身”了


2
军事“隐形”


目前真正的隐身应用主要集中在军事上,并且主要用于不可见的红外线波段。



如图可以看到,橙红色的部分是动物体,左上图是没有隐身的红外图像,左下部分是一半“隐身”在六角形装置的红外图像,这种隐身装置可以抵挡红外光,实现隐身。


科学家们进一步研究发现,圆形的隐身装置是可以实现全方位“隐身”的。



这里的红色和蓝色的条纹,表示的就是这些电磁波的波峰和波谷,所以我们看到的其实是一束波从左边传来,从右边出去。


最近,加拿大一间专门研究军事伪装技术和材质的公司,替旗下名为“量子隐形”(Quantum Stealth)的材质申请了专利,CEO也亲自拍了影片向大家介绍他们的隐形术有多厉害!



“量子隐形”的原理就是所谓的「司乃耳定律」(Snell's law),任何材质都有特定的折射率,当光线在不同材质中移动时,会发生折射现象,“量子隐形”就像柱状透镜一样,把不同的图像用不同角度投影出来,借此塑造出让人看不到背后事物。


这种材质设计成一种微纳结构,可以做到像纸一样薄,生产成本不贵,不需要充电,在携带上也很方便,可以卷也可以折。“量子隐形”在任何环境、季节、时间下都可以使用,无论在红外线、紫外线和热光谱中,都可以有效隐藏步兵、坦克装甲这样大的地面目标,这是许多其他的隐藏技术达不到的。



一份解密的美军研究报告就显示,美军在研究隐形斗篷。2016年,英国军方更是实地试验了美国麻省理工学院开发的高科技隐形材质Vatec。


目前报道的一些隐形技术装置也有诸多局限性:

1、通常只能对一个固定波长达到隐身效果。如果我们将改变光线波长,就无法将周边的光线补偿得这么好,往往无法完美地透视了。

2、隐身是相对的,里面如果有一个人的话,他就不能被外面的观察者看到,但他也不能看到外面的情况,所以大部分“隐身者”还是要把头(或传感器)露在外面,就好比哈利波特只隐了身,但却露着头。

3、实际应用难,比如我们想让一架飞机隐身,就像图像上看到的一样,我们需要把这架飞机放在隐身结构的正中央,但那可能需要造一个足球场放在这架飞机周围,才能让这架飞机隐身,这个几乎是不可能的。


3
汽车A B柱"隐形"


然而,“偷梁换柱”的事情,也已经层出不穷了,大家知道汽车有一个AB柱非常重要,是支撑前挡的重要结构桥梁,任何一辆汽车都不可缺少,然而,AB柱是遮挡视线、产生盲区的“鸡肋”,也制约着汽车设计师提高设计美观的想象空间。



但是这个问题也很快会被解决了,丰田集团在美国申请了一项专利震惊世界,他们要将A柱“取消”,这个“取消”其实是实现车辆A柱透明化,这其实就是一种特殊的微纳结构,根据光的折射原理来实现的,可以将不透明物体成功变成“透明体”。



我们能够通过丰田官方曝光的照片上看到,车辆A柱处于透明状态。可以看到路上的行人,并且通过照片还可以看到并没有什么复杂的线路以及构造,整体并没有影响车内饰的造型,那么如果真的可以实现的话,那对于驾驶者来说绝对是一种美妙的体验。


在真正的隐身AB柱来临之前(国外汽车行业攻关热点),设计师们大胆地采用了柔性显示技术,将柔性显示屏幕包裹在AB钢柱上,再通过外部的摄像头,将被遮挡的外部景物传输到AB柱上的柔性显示屏上,这样就天衣无缝的将AB柱“隐身”掉了。



4
未来已来


如今,隐形透明电视来了,未来也很快会出现透明手机,甚至隐形手机,当幻想照进现实,那么我们有朝一日穿上哈利波特的斗篷,甚至是跨上一只隐形的包包,是不是很拉风呢?这还真的不是什么梦想。




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